(57)【要約】【課題】絞り羽根等の薄肉成型部材を安価で提供する。【解決手段】ＰＣ樹脂に、長さ／直径が５００以下であって、前記直径が２００ｎｍ以下であるカーボンナノチューブを２ｗｔ％から１０ｗｔ％混入した材料により形成されたものであることを特徴とする薄肉成型部材を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣ樹脂に、長さ／直径が５００以下であって、前記直径が２００ｎｍ以下であるカーボンナノチューブを２ｗｔ％から１０ｗｔ％混入した材料により形成されたものであることを特徴とする薄肉成型部材。
【請求項２】
ＰＣ樹脂に、長さ／直径が５００以下であって、前記直径が２００ｎｍ以下であるカーボンナノチューブを２ｗｔ％から１０ｗｔ％混入したペレットを作製し、
前記ペレットを用いて射出成型により製造したものであることを特徴とする薄肉成型部材。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブは、４ｗｔ％から８ｗｔ％混入したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の薄肉成型部材。
【請求項４】
前記ＰＣ樹脂に代えて、ＡＢＳ、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＳ、ＰＰの樹脂材料を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の薄肉成型部材。
【請求項５】
前記薄肉成型部材の薄い部分の厚さが、７０μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の薄肉成型部材。
【請求項６】
前記薄肉成型部材は、カメラの絞り羽根、シャッタ羽根、ファインダー、レンズ固定部材であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の薄肉成型部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄肉成型部材に関するものであり、特に、光学用製品に用いられる薄肉成型部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学用製品として用いられる薄肉成型部材として、絞り羽根や絞り、レンズ等を固定するためのレンズ固定部材がある。絞り羽根や絞りは、デジタルカメラやフィルムカメラ等の光学レンズの周辺部材であり、光量を調節したり、光を遮蔽したりする機能を有するものである。
【０００３】
このような絞り羽根については、コスト等の観点より、樹脂成形により製造することが検討されているが、絞り羽根に要求される特性より実現することは困難である。即ち、通常の樹脂形成の方法によれば、厚さが２００μｍ以下となる薄い部材については、樹脂の充填性が著しく低下するため、樹脂成形により成型加工することは困難であり、また、仮に上手く樹脂を充填させて形成することができたとしても、機械的強度が充分ではなく、使用の際に破損や摩耗等を生じ充分に機能を有するものを得ることができない。具体的には、絞り羽根には、光を遮る遮光性がよいこと、擦れ合う動作による摩擦の発生が少ないこと、即ち、動摩擦係数が低いこと、擦れ合う動作により摩擦熱が発生しても放熱しやすいこと、即ち、熱伝導率が高いこと等が要求される。また、デジタルカメラやフィルムカメラ等におけるレンズシャッタに用いられるシャッタ羽根についても、上記の絞り羽根と同様の特性が要求される。
【０００４】
このため、絞り羽根等の薄肉成型部材は、金属板等をプレス加工し、この後、防錆処理（メッキ処理）を行い、更に、光の反射を防止するため黒化塗装を施すことにより製造している。よって、製造時間が長期化し、高コスト化、デザイン等の制約の問題点を有していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−６５４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記記載の内容に鑑みてなされたものであり、樹脂成形等により低コストに製造することが可能な薄肉成型部材を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ＰＣ樹脂に、長さ／直径が５００以下であって、前記直径が２００ｎｍ以下であるカーボンナノチューブを２ｗｔ％から１０ｗｔ％混入した材料により形成されたものであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、ＰＣ樹脂に、長さ／直径が５００以下であって、前記直径が２００ｎｍ以下であるカーボンナノチューブを２ｗｔ％から１０ｗｔ％混入したペレットを作製し、前記ペレットを用いて射出成型により製造したものであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記カーボンナノチューブは、４ｗｔ％から８ｗｔ％混入したものであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記ＰＣ樹脂に代えて、ＡＢＳ、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＳ、ＰＰの樹脂材料を用いたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記薄肉成型部材の薄い部分の厚さが、７０μｍ以上、２００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記薄肉成型部材は、カメラの絞り羽根、シャッタ羽根、ファインダー、レンズ固定部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、薄肉成型部材を樹脂成形等により低コストで製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態における絞り羽根の構成図
【図２】本実施の形態における薄肉成型部材の製造方法のフローチャート
【図３】薄肉成型部材における引張強度特性図
【図４】薄肉成型部材における動摩擦係数特性図
【図５】薄肉成型部材における熱伝導率特性図
【図６】薄肉成型部材における熱処理前後における写真
【図７】薄肉成型部材における線膨張係数と変形量を示す図
【図８】本実施の形態における薄肉成型部材の別の適用例の斜視図（１）
【図９】本実施の形態における薄肉成型部材の別の適用例の斜視図（２）
【図１０】本実施の形態における薄肉成型部材の別の適用例の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
【００１６】
（絞り羽根）
図１には、本実施の形態における絞り羽根１０を示す。デジタルカメラにおけるレンズ部分の絞り装置２０は、複数の絞り羽根１０により構成されている。絞り羽根１０は、絞り羽根本体１１と、絞り羽根本体１１に突起状に形成された軸部１２により形成されており、絞り羽根本体１１と軸部１２とは一体構造となっている。絞り羽根本体１１の厚さｔは、７０〜１５０μｍであり、軸部１２の突起部分の高さａは、約０．５ｍｍである。絞り羽根本体１１の表面には微小な凹凸が不規則に形成されたマット状になっており、絞り羽根本体１１の色は、絞り羽根における光の反射を防ぐため黒色である。
【００１７】
絞り羽根１０を構成する材料は、基材としてＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）樹脂を用い、このＰＣ樹脂に、直径が２００ｎｍ以下で、長さ／直径が５００以下となるカーボンナノチューブ（ＣＮＴ：Carbon nano tube）を添加したものである。尚、カーボンナノチューブとは、炭素によって作られる六員環ネットワーク（グラフェンシート）が単層あるいは多層の同軸管状になった物質である。ＰＣ樹脂に添加されるカーボンナノチューブは、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％であり、好ましくは２ｗｔ％〜１０ｗｔ％であり、更に、好ましくは４ｗｔ％〜８ｗｔ％である。ＰＣ樹脂は、耐熱性、難燃性等の物性が高く安価であるため、低コストで薄肉成型部材を形成する際には、極めて有用性の高い材料である。このような、ＰＣ樹脂に上記組成のカーボンナノチューブを添加することにより、所望の特性の薄肉成型部材を低コストで得ることができる。このようにして形成された薄肉成型部材における薄肉部分の厚さは、７０μｍ以上、２００μｍ以下であり、さらに好ましくは、１００μｍ以上、１５０μｍ以下である。
【００１８】
（絞り羽根の製造方法）
次に、図２に基づき本実施の形態における薄肉成型部材である絞り羽根の製造方法について説明する。
【００１９】
最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）に示すように、ＰＣ樹脂を粉砕する。具体的には、平均粒径が０．５ｍｍ以下のパウダー状となるように粉砕する。
【００２０】
次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）に示すように、攪拌混合する。具体的には、粉砕されパウダー状となったＰＣ樹脂に、カーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％混入し攪拌して混合する。
【００２１】
次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）に示すように、ペレット製造を行う。具体的には、ステップ１０４においてＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを攪拌し混合したものを押し出し機にかけることによりペレットを製造する。
【００２２】
次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）に示すように、ステップ１０６において製造されたペレットを乾燥させる。
【００２３】
次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）に示すように、再度のペレット製造を行う。具体的には、ステップ１０８において乾燥させたペレットを再度押し出し機にかけることにより、ペレットを製造する。これにより、射出成型するための米粒サイズのペレットが作製される。尚、このように再度のペレット製造を行う理由は、カーボンナノチューブがＰＣ樹脂内により均一に分散させるためである。
【００２４】
次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）に示すように、射出成型を行う。具体的には、ステップ１１０において製造されたペレットを用いて、射出成型を行うことにより、本実施の形態における絞り羽根等の薄肉成型部材を形成する。薄肉成型部材は、成型部品の厚さが７０〜１５０μｍと薄いため、射出成型機として、射出速度が５００ｍ／ｓ以上で、射出圧力が２００Ｍｐａ以上の性能を有する応答性の高い高速高圧射出成型機を用いる。この高速高圧射出成型機の可塑化シリンダ内に製造されたペレットを供給し、この可塑化シリンダ内で溶融可塑化し、溶融可塑化された材料を高速高圧で金型に射出充填させ、金型内で冷却固化させることにより、本実施の形態における絞り羽根を形成する。
【００２５】
このように、本実施の形態における絞り羽根は、射出成型機により短時間に製造することができ、製造コストを削減することができ、更に、様々な形状に作製することができるためデザインの選択の幅を広げることができる。
【００２６】
（薄肉成型部材の物性）
次に、本実施の形態における薄肉成型部材の物性について説明する。本実施の形態における薄肉成型部材は、ＰＣ樹脂に、直径が２００ｎｍ以下で、長さ／直径が５００以下となるカーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％添加した材料により形成されたものである。
【００２７】
図３に、引張強度特性を示す。図に示されるように、ＰＣ樹脂のみでは、引張強度は、５１ＭＰａ弱であるのに対し、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％混入させたものでは５２〜５３ＭＰａとなり、また、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものでは５６ＭＰａとなる。このように、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％混入させることにより、引張強度とヤング率が向上し、形成される製品の機械的強度を高めることができる。
【００２８】
次に、図４に、動摩擦係数特性を示す。具体的には、ＰＣ樹脂のみのものと、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものについて、試験片としてボールを用いた摩擦試験機により動摩擦係数の測定を行ったものである。この結果、ＰＣ樹脂のみのものでは、最初から動摩擦係数が高く、その後急激に上昇し、２０回以上では、動摩擦係数は０．４以上となるのに対し、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものは、動摩擦係数の上昇は緩やかなものであり、１００回目においても、動摩擦係数は０．２以下と低く保たれている。このように、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものでは、動摩擦係数を低く保つことができるため、絞り羽根等の可動部を有する薄肉成型部材において、スムースな動きを長期間維持することができる。
【００２９】
次に、図５に、熱伝導率特性を示す。図に示されるように、ＰＣ樹脂のみでは、熱伝導率は、約０．２Ｗ／ｍ・Ｋと低い値であるのに対し、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％混入させたものでは約０．４Ｗ／ｍ・Ｋとなり、また、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものでは約０．６Ｗ／ｍ・Ｋと高い値となる。このように、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％混入させることにより、熱伝導率を高めることができ、放熱特性のよい薄肉成型部材を得ることができる。
【００３０】
次に、図６は、ＰＣ樹脂のみのもの、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％混入させたもの、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものについて、１８０℃で３０分の加熱処理を行ったものの形状の写真を示すものである。図６（ａ）は、加熱処理を行う前の各々の部材の状態を示すものであり、図６（ｂ）は、１８０℃で３０分の加熱処理を行った後の状態を示すものである。ＰＣ樹脂のみのものでは、この加熱処理により、部材が変形し収縮しているのに対し、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％混入させたものは、加熱処理により若干は変形しているものの、変形の程度は極めて低いものであり、また、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものについては、この加熱処理による変形は、全く確認されず、加熱処理前の形状を維持していた。このように、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％混入させることにより、耐熱性を高めることができることが確認される。
【００３１】
次に、図７は、ＰＣ樹脂のみのもの、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％混入させたもの、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものについて、線膨張係数及び熱変形量を測定した結果を示す。この図より、ＰＣ樹脂のみのものに対し、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％混入させたものでは、線膨張係数が約６５％に減少し、熱変形量も約６０％に減少する。また、ＰＣ樹脂のみのものに対し、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを８ｗｔ％混入させたものでは、線膨張係数が約５０％に減少し、熱変形量も約３６％に減少する。このように、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％混入させることにより、線膨張係数を低く抑えることができ、熱変形を抑えることができる。尚、変形量は、厚さ２ｍｍで５ｍｍ角のサンプルをＴＭＡ試験機により、１．５ｇ加重で１５０℃まで昇温し＋２０℃にて測定したものである。また、本実施の形態において行ったＴＭＡ試験は、支持管：圧縮加重法であり、試料長：５ｍｍ、加重：１４．７ｍＮ、昇温速度：５℃／分、温度範囲：室温から屈折温度（１５０℃＋２０℃）、雰囲気：air staticである。
【００３２】
以上より、本実施の形態における薄肉成型部材では、ＰＣ樹脂にカーボンナノチューブを４ｗｔ％〜８ｗｔ％混入させることにより、良好な特性を得ることができる。尚、ＰＣ樹脂に混入されるカーボンナノチューブは、上述のような良好な特性を得るためには、４ｗｔ％以上混入する必要があり、また、低コスト化の観点より、８ｗｔ％以下であることが好ましい。カーボンナノチューブは高価であることから、コスト面においては、混入量ができるだけ少ない方が好ましく、このため、所望の特性を得るためのカーボンナノチューブの混入量はできるだけ少ない方が好ましい。また、ＰＣ樹脂に混入されるカーボンナノチューブの量が多いと、成型部材を薄肉に形成することが困難となり成型性が低下するため、ＰＣ樹脂に混入されるカーボンナノチューブは４ｗｔ％〜８ｗｔ％の範囲であることが好ましい。
【００３３】
また、本実施の形態では、ＰＣ樹脂を用いたが、これ以外の樹脂材料、例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene：アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＰＳ（Polyphenylenesulfide：ポリフェニレンスルファイド）、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer：液晶ポリマー）、ＰＡ（polyamide：ポリアミド）、ＰＯＭ（polyoxymethylene：ポリアセタール）、ＰＳ（polystyrene：ポリスチレン）、ＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）等の樹脂材料にカーボンナノチューブを混入させたものについても同様の効果を得ることができる。この場合、これら樹脂材料に混入されるカーボンナノチューブの好ましい組成の範囲は、０．５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲であり、より好ましくは、２ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲であり、更に好ましくは、４ｗｔ％〜８ｗｔ％の範囲である。上述した薄肉成型部材の物性、即ち、経験に基づくならば、図３〜図７に基づくならば、カーボンナノチューブの組成の範囲が２ｗｔ％〜１０ｗｔ％であっても、４ｗｔ％〜８ｗｔ％の範囲の場合と同様の効果を得ることができるものと考えられる。
【００３４】
（薄肉成型部材の具体例）
次に、本実施の形態における薄肉成型部材の具体例を示す。図８、図９、図１０は、本実施の形態における薄肉成型部材の具体例である。図８（ａ）は、本実施の形態における薄肉成型部材であるレンズシャッタ機構に用いられるシャッタ羽根であり、図８（ｂ）は、本実施の形態における薄肉成型部材であるファインダーマスクである。図９（ａ）は、本実施の形態における別の形状の絞り羽根であり、図９（ｂ）は、本実施の形態におけるレンズを固定するためのレンズ固定部材であり、図９（ｃ）は、本実施の形態におけるズームを使用する際に用いる光量調節部材であり、図９（ｄ）は、本実施の形態における更に別の形状の絞り羽根である。図１０は、本実施の形態におけるレンズを固定するための別の形状のレンズ固定部材であり、図１０（ａ）はレンズ固定部材の斜視図、図１０（ｂ）は正面図、図１０（ｃ）は側面図、図１０（ｄ）は１０（ｂ）における破線１０Ａ−１０Ｂにおいて切断した断面図である。
【００３５】
本実施の形態における薄肉成型部材は、様々な薄肉部材に適用することが可能であり、特に、デジタルカメラやフィルムカメラ等の光学部材であって、薄肉部を有する部材として用いることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００３７】
１０    絞り羽根
１１    絞り羽根本体
１２    軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図６】
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